Furukawa玻璃波导基板高密度CPO光纤连接器技术

      Furukawa在OECC/PSC 2025会议发表了一篇题目为High Density Multiple Series Optical Connector for Glass Waveguide Substrate 的文章，介绍了一款面向玻璃基板CPO应用的光纤连接器，该方案基于准直光实现大容差耦合，利用磁吸式机械结构实现可拆卸，插入损耗实测＜0.5dB。

◆ CPO技术背景下的光互连需求

      共封装光学（CPO）技术通过将光收发器与交换ASIC集成于同一基板，实现下一代数据中心低功耗高容量的交换功能。实际应用中，光子集成电路（PIC）与光纤的连接需满足三大要求：

- 可拆卸性：避免封装过程中光纤处理的复杂性，需移除光纤侧连接器端子

- 回流兼容性：CPO基板的回流焊工艺要求连接器耐260℃高温

- 高密度集成：玻璃基板因低介电常数（高频传输优势）、低翘曲（<5μm）及低热膨胀系数（2.8ppm/℃），成为CPO优选基板之一，需适配其边缘的多通道光连接。

◆ 连接器核心设计：准直光束与磁力耦合机制

① 结构特点：采用12通道、250μm间距接口，通过准直光束耦合和磁力连接实现。玻璃基板中的波导和光纤阵列（FA）通过类似MT连接器的定位部件连接。该定位部件由聚苯硫醚（PPS）制成，并通过注塑成型以实现高生产率。

      透镜阵列（LAs）通过参考导向孔与定位部件精确对准并固定，玻璃基板中的波导和FA分别主动对准并固定到LAs的后表面透镜阵列将光束直径扩展至60μm（1/e²处），放宽对准公差（0.2dB损耗对应的偏移量从标准单模光纤的约1μm增至约6.5μm）。

② 优势：非接触式连接省去物理接触所需的弹簧机构和坚固外壳，实现小型化。在提出的结构中，磁铁固定在定位部件的两侧，并向连接器施加配合力。当相对的连接器彼此靠近到几毫米时，连接器对可以通过磁力自动连接，无需任何额外的对准程序。这种磁铁驱动的半自动连接（移除力约2.2N）提升有限空间内的操作便利性。

③ 前期成果：光纤阵列（FA）间连接插入损耗<0.4dB，与PLC连接具备回流兼容性。 ◆ 实验结果

① 高密度连接：实现四组12通道连接器在玻璃基板上的部署， shoreline密度达1.2ch/mm。玻璃基板的波导通过双光子直写加工，插入损耗为0.5-0.8dB。实测包含两个连接器和波导损耗的总插入损耗<1.5dB（对应单连接器插入损耗0.2-0.5dB）。

② 稳定性测试：50次重复连接（无需清洁）的损耗变化<0.03dB，验证了连接器的高稳定性。

◆ 结论       Furukawa研发的超小型可分离光连接器可实现玻璃基板上的多通道高密度连接，具备低插入损耗、高稳定性和耐久性，适用于CPO技术需求。